À quoi servent ces «marches» dans les rivières?

J'ai vu un certain nombre de structures dans les rivières, qui ressemblent à des marches, et qui permettent à l'eau de descendre en cascade au lieu de couler naturellement sur le cours de la rivière.

Exemple 1: Rivière Avon à Bath

Exemple 2: Seine à Paris (d'après Les Misérables (2012))

Quel est le but de ces structures?

civil-engineering hydrology flow-control

— March Ho
source

Implicite dans certaines des réponses est une caractéristique connue sous le nom de «saut hydraulique» (et d'autres noms) par laquelle un flux d'eau à écoulement rapide à une profondeur donnée est «déclenché» dans un mode où il diminue la vitesse et augmente la profondeur pour correspondre. C'est l'effet où l'on voit une vague "stopper" au fond d'une chute ou rapide (conçue pour rendre la vie amusante pour les kayakistes :-)). Il y a une perte d'énergie dans la transition (car la profondeur x V = constante mais mv ^ 2 diminue) et l'impact en aval est ainsi réduit. Vraisemblablement, l'eau est un peu plus chaude après le saut, mais vous ne le remarquerez probablement pas.

— Russell McMahon

@RussellMcMahon Je réserverais généralement le mot "saut hydraulique" aux cas où le niveau de la surface de l'eau est plus élevé en aval de la perturbation qu'à la perturbation. Je ne peux pas le voir sur ces photos, mais vous pouvez le voir ici: youtube.com/watch?v=cRnIsqSTX7Q Le meilleur exemple est lorsque l'eau sort sous un portail. youtube.com/watch?v=v5gXfyViGIE

— Level River St

@steveverrill - Nous ne sommes pas en désaccord sur les principes fondamentaux - comme ci-dessus "... où il diminue la vitesse et augmente la profondeur pour correspondre." Alors oui, la hauteur du «saut» augmentera certainement, et en cas de chute basse, il y aura une distance substantielle au-delà du saut (disons un certain nombre de «hauteurs de saut») avant que le niveau ne soit à nouveau aussi bas qu'avant le sauter. Cependant, et j'imagine que vous serez d'accord, c'est une question de topographie typique et l'élément clé est le déclenchement de la transition d'un flux supercritique à un flux sous-critique. Comme vous le constatez, à faible débit, le barrage de Pulteney ne ...

— Russell McMahon

@steveverrill ... réalisez cela. À des débits plus élevés, de manière plutôt désordonnée, c'est le cas. Ici, il y a une inondation raisonnable, avec un saut hydraulique tout autour du `` fer à cheval '' mais le plus visible à gauche en raison de l'angle de la caméra, et en voici une vidéo avec un petit saut désordonné mais visible qui se produit (comme en témoignent la vitesse et la turbulence) changer en fonction de la hauteur de saut), dans tous les cas, la distance qui dépasse la hauteur d'origine est petite en raison de la disposition. Et, juste pour le plaisir, la capacité est un peu dépassée .

— Russell McMahon

Réponses:

Les deux photos dans le post montrent la même structure: Pulteney Weir , en aval du pont Pulteney sur la rivière Avon à Bath. Le tournage de la "Seine" aux Misérables a été tourné sur place à Bath.

Pulteney Weir a été conçu par l'architecte Neville Conder et construit entre 1968 et 1972. Il s'agit d'un élément du programme de prévention des inondations de Bath, qui a été mis en œuvre après l' inondation désastreuse de décembre 1960 . Le site Web de Bath in Time contient des photos de l' ancien déversoir (qui est descendu en une seule étape) et du nouveau déversoir en construction ( 1968 , 1972 ).

Une vue en amont du déversoir montre qu'il y a plus dans la structure que les marches en forme de fer à cheval: celles-ci rencontrent une île artificielle à mi-rivière, et un canal à gauche de l'île se termine par une porte d'écluse .

vue en amont du déversoir

( Photo de GeodesyMike de Wikimapia , sous licence CC-BY-SA.)

Comme tout déversoir , il a plusieurs objectifs: contrôler le niveau de la rivière au-dessus du déversoir pour la navigation, la pêche et l'irrigation; conserver l'eau pendant les longues périodes de sécheresse; retenir les eaux de crue et les libérer progressivement en aval; et pour contrôler la vitesse et la force de l'eau, empêchant la rivière de récurer les berges et d'endommager les fondations du pont et les bâtiments voisins.

Cette vidéo montre le déversoir en fonctionnement lors d'une inondation. Vous pouvez voir que la forme du déversoir dirige la force de l'eau vers le centre de la rivière, l'empêchant d'endommager les berges.

— Gareth Rees
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Wow nice, je ne m'attendais pas à ça!

— Mars Ho

Vous avez peut-être raison de dire que ce type de déversoir évite l'érosion des berges et du déversoir en dissipant progressivement l'énergie, mais cela n'explique pas pourquoi ce type de déversoir n'est pas le seul modèle utilisé. Je soupçonne qu'en plus de son attrait esthétique, ce type a l'avantage de fournir une grande surface d'eau blanche, améliorant l'oxygénation du poisson dans les cas où cela est souhaité.

— Level River St

Attendez, donc la ville s'appelle "bain" et elle a été inondée? : P

— Mason Wheeler

Les «marches» sont appelées déversoirs et sont utilisées pour un certain nombre de raisons de contrôle du débit dans les rivières. Dans le cas des images que vous avez publiées, elles sont probablement utilisées pour stabiliser le niveau (pente) de la rivière. Lorsqu'elles sont utilisées pour cette application, elles sont parfois appelées structures de goutte qui "font passer l'eau à une altitude plus basse tout en contrôlant l'énergie et la vitesse de l'eau lors de son passage".

En termes plutôt simplifiés, ils ralentissent le débit d'une rivière en dissipant l'énergie captée par les descentes sous forme de chaleur et de son au lieu de lui permettre d'accélérer le débit de l'eau.

— Chris Mueller
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Un autre nom pour un déversoir est une "machine à noyade".

— whatsisname

L'avantage supplémentaire est une aération accrue qui est excellente pour la vie de la rivière. De plus, une série de barrages au lieu d'un barrage plus grand permet à certains poissons de continuer à migrer.

— RossV

@RossV peut-il provoquer des effets similaires à l'eutrophisation?

— Tim

@Tim - l'aération réduit l'eutrophisation en oxygénant l'eau et en dégradant les biomatériaux qu'elle contient.

— Russell McMahon

@ Tim-Russell a raison. Bien que je ne conclurais pas que l'installation de déversoirs résoudrait un problème d'eutrophisation. Vous devez d'abord vous attaquer à la source des nutriments.

— RossV